關於生活在我們腸道中超過10萬億小傢伙們（細菌）的研究已經給我們帶來了無數驚喜，它們就像心臟、肝臟等重要人體器官一樣無時無刻都在影響著我們的身心健康，包括從排便到行為的一系列生物學過程。
近日，發表在《Science（科學）》上的一項研究中，來自美國洛克菲勒大學的研究團隊表明，腸道微生物可能還在塑造我們的代謝，自主調節血糖。
Daniel Mucida黏膜免疫學實驗室的研究團隊在這項小鼠研究中確定了一種可以控制血糖水平並影響食慾的特殊腸道神經元。該研究可能對治療肥胖和糖尿病等代謝紊亂具有重要意義，因為這些疾病與血液中的葡萄糖水平，以及腸道菌群的組成變化密切相關。
研究通訊作者、實驗室負責人、助理教授Daniel Mucida說：「我們都知道，腸道微生物可以產生類似神經遞質的代謝產物，它們可以被腸道神經元檢測到。現在，我們發現了微生物活性與宿主行為（比如進食）之間的直接聯繫。這是非常重要的作用。」
位置很重要
腸道被大量的神經元所包圍，以至於可以認為它本身就是一個神經系統。它如此的神秘與複雜，以至於被稱為人類第二大腦。這些神經元通過密切監測各種分子線索來幫助日常行為，其中大部分被認為來自於我們的飲食或腸道微生物。
但這些微生物並非在我們整個腸道中均勻分布。十二指腸的部分含有相對較少的微生物，而末端的結腸則聚集了絕大多數。
結腸橫斷面中的神經元直接與腸道微生物接觸。圖片來源：洛克菲勒大學
研究人員發現，腸道神經元也是如此分布的。通過分析小鼠腸道每腸段產生的蛋白質類型顯示，神經元實際上是「各司其職」：根據所處的位置執行不同的功能。小鼠中固有的腸道相關神經元（iEAN）在功能上適應於它們所佔據的腸段。
但在無菌小鼠體內，這種梯度減小了：在這些小鼠中，微生物豐度較高區域的神經元數量與缺少微生物的十二指腸相似。這表明，微生物的豐度在很大程度上決定了神經元的區域差異。迴腸和結腸神經元對微生物定植的反應比十二指腸神經元更敏感。
為了驗證這一觀點，Mucida的團隊使用抗生素治療小鼠。他們發現通過細菌數量的減少也導致了小鼠整個腸道神經元數量下降，但這種現象在停止使用抗生素後消失。位於腸道末端附近的神經元受到抗生素的影響尤為嚴重，這表明它們可能特別依賴微生物。
實驗還表明，神經元的丟失是由一種炎症感覺途徑的神經元表達介導的，此前的研究表明，該途徑可以控制腸道感染期間的神經元丟失。
與糖代謝有關
但研究人員仍然不知道這些受微生物調節的神經元在體內所起的作用。因此，他們對小鼠進行了改造，使其可以隨意選擇性地操控迴腸和結腸中的iEAN亞群。
令他們驚訝的是，他們發現，當神經元被激活時，小鼠的食慾下降，而血糖水平卻上升了；而刪除相同的神經元則產生相反的效果。具體而言，一群微生物響應CART+神經元富集在迴腸和結腸，並參與調節進食和葡萄糖代謝。
在失去了這部分神經元的小鼠中，血糖水平不會因抗生素而發生變化。
該研究第一作者、Daniel Mucida的研究生Paul Muller說：「我們完全沒有預料到會發現僅控制一小部分腸道神經元就能夠對小鼠的代謝產生如此顯著的影響。」
微生物耗竭導致CART+神經元的NLRP6和Caspase 11依賴性喪失，以及葡萄糖調節受損。因此，iEAN亞群似乎能夠獨立於中樞神經系統自主調節血糖水平。
研究共同第一作者、Daniel Mucida的研究生Fanny Matheis說：「這種調節血糖的機制似乎與大腦無關，而是通過腸道、胰腺和肝臟之間的直接聯繫發揮作用，這一發現對代謝性疾病具有潛在的治療意義。」
論文連結：
https://science.sciencemag.org/content/early/2020/08/26/science.abd6176